(1)銀
其電阻率和布氏硬度都較小,在低溫下不易氧化,高溫下銀的氧化物又很容易還原成金屬銀;其氧化物電阻率也較低,可見銀的氧化膜對基礎電阻的影響不是主要的問題。雖然銀的硫化物有較高的電阻率,但在300℃時也就開始分解了。可見,使用銀作為接觸材料,尤其是觸頭是理想的。
它的主要優點主要有接觸電阻低且穩定、允許溫度高。但其缺點是:熔點低、硬度小。適用于做繼電器和小容量接觸器的觸頭材料。因為銀的價格昂貴,故常采用銅鍍銀或鑲銀的方法來實現。
(2)銅和黃銅
銅有良好的導電和導熱性能,僅次于銀,其強度和硬度都比銀高,熔點也高于銀,價格卻低于銀,易于加工。其缺點是在高溫下,在大氣或在變壓器油中也能氧化生成Cu2O,導電性很差,其氧化膜厚度隨著時間和溫度的增加而不斷地增加,接觸電阻將成倍地增加,有時甚至使閉合電路出現斷路現象。因此,銅不適于做非頻繁操作電器的觸頭材料,對于頻繁操作的接觸器,電流大于150A時,氧化膜在電弧的高溫作用下分解可采用銅觸頭。從減少接觸電阻的角度看,銅是僅次于銀的材料,為減小銅觸頭的接觸電阻可在銅上鍍銀或鑲銀,也可以鍍錫。錫的優點是布氏硬度值小,氧化膜的機械強度很低,因此銅件上鍍錫后可以減少接觸電阻。
(3)鋁
鋁在導電和導熱性能上,在純金屬中僅次于銀、銅和金,質輕且具有一定的機械強度,價格便宜。其最大缺點是化學性質活潑,在空氣中的室溫條件下就很容易生成堅硬的厚氧化膜(Al2O3),導電性差,也不易被破壞;也就是說在空氣中腐蝕速度快;鋁不能用做觸頭材料,一般只用于固定接觸,并且為了防止電化學腐蝕常采用表面覆蓋銀、銅、錫等金屬的方法以減小接觸電阻。
3.接觸壓力
接觸壓力對接觸電阻的影響很大,若只靠加大接觸面積的尺寸而無足夠的接觸壓力,對于減小基礎電阻是無法有滿意效果的。接觸壓力的增加實際上是增加接觸點的有效接觸面積,同時可以最大限度地抑制表面膜對接觸電阻的影響。
接觸壓力增加,接觸點的數目則減少,這就使收縮電阻減小。當接觸壓力超過一定值時,可使觸頭表面的氣體分子層等吸附膜減少到9~3個分子層;當超過材料的屈服壓強時,產生塑性變形,表面膜被壓碎出現裂縫,從而增加了接觸面積,所以接觸壓力對收縮電阻和表面膜電阻的影響都是極為顯著的。
4.接觸表面的加工情況
接觸表面的加工應根據負荷大小、接觸形式和用途等因素而定。接觸表面可以是粗加工,也可以是精加丁,甚至采用機械或電化學拋光。表面的光潔度對接觸電阻有一定的影響.主要表現在接觸點數目的不同上。
5.觸頭密封結構
觸頭密封結構主要用于可靠性要求高的電器,如繼電器、高壓斷路器等。對高壓斷路器而言主要是其可靠性,防止觸頭污染,采取觸頭單獨密封的結構,并在密封室內充以惰性氣體或抽真空等辦法,這樣可以減少甚至避免腐蝕,使接觸電阻低而且穩定,減少觸頭由其他原因引起的故障。真空斷路器的觸頭就是密封在真空絕緣的外殼內,主要優點是防火、防爆且觸頭防污染。
6.接觸電阻在長期工作中的穩定性
這里主要是電接觸中的腐蝕問題。腐蝕有各種方式,前述的無機膜的生成即是腐蝕的一種。腐蝕有兩種:一種是化學腐蝕,另一種是電化學腐蝕。
化學腐蝕亦稱化學銹蝕,是金屬跟周圍環境里接觸到的物質(如空氣中的氧、變壓器油中的有機酸等非電解質或弱電解質)直接進行化學反應而引起的一種腐蝕。該種腐蝕的程度與金屬種類、周圍介質及接觸面的溫度有很大關系。
電接觸的長期允許溫度一般都很低,這是由于接觸面處的金屬雖然不與周圍介質相接觸,但周圍介質中的氧等會從接點周圍逐漸侵入,與金屬起化學作用,形成金屬氧化物從而使實際接觸面積減小,使接觸電子增加。接觸點溫度越高,氧分子的活動力越強,可以更深地侵入到金屬內部,這種腐蝕作用就更為嚴重,所以就限制了其長期允許溫度。
電化學腐蝕的原理也就是化學電池的原理。任何兩種不同的金屬構成電接觸時,都會發生這種腐蝕。它使負電極金屬溶解到電解液中,造成負電極金屬的腐蝕。在早些時候,限于當時的條件,我國采取了以鋁代銅做金屬導體的方針,所以在電接觸中銅和鋁接觸的機會很多,因此所謂“銅鋁接頭”的腐蝕問題引起了電力工業界的普遍重視。為了避免電化學腐蝕,可以在鋁表面用銅或銀等覆蓋,一般采用電鍍的方法,也有在銅鋁兩金屬間加墊鋅片的,借此以減少電化學腐蝕作用。
7.溫度
當接觸點溫度升高時,金屬的電阻率就會有所增大。但材料硬度又有所降低,從而使觸點的有效接觸面積又增大。前者使收縮電阻增大,后者使收縮電阻減小,結果是兩者互為補償,因此接觸電阻的變化甚微。但是,當觸頭電流長期超過額定值時,溫度明顯升高,加速接觸面氧化,使接觸電阻急劇上升,發熱更甚,形成惡性循環。為了使接觸電阻保持穩定,電接觸的長期工作允許溫度都規定得較低。
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